第三章-多級放大電路OK

第3章

多級放大電路3.1

多級放大電路的耦合方式3.2

多級放大電路的動態(tài)分析3.3

直接耦合放大電路第三章多級放大電路3.1多級放大電路的耦合方式將多個單級基本放大電路合理聯(lián)接，構(gòu)成多級放大電路。組成多級放大電路的每一個基本放大電路稱為一級。輸入第一級第二級第n-1級第n級輸出前置級末級(輸出級)末前級級與級之間的連接稱為級間耦合。四種常見的耦合方式：交流直接耦合阻容耦合變壓器耦合光電耦合3.1.1直接耦合特點：可以放大直流信號和緩慢變化的交流信號；便于集成化。(3)各級靜態(tài)工作點互相影響，不利于調(diào)試；(4)有零點漂移。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2T2前一級的輸出端直接連接后一級的輸入端。靜態(tài)時，UCE1=UBE2，T1管的靜態(tài)工作點靠近飽和區(qū)，在動態(tài)信號作用下容易引起飽和失真。

Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2T2缺陷：抬高T2的基極電位改進(jìn)電路—(b)電路中接入Re2，保證第一級集電極有較高的靜態(tài)電位，但第二級放大倍數(shù)嚴(yán)重下降。Rc1Rb1+VCC+T1+Rc2Re2T2(b)改進(jìn)用什么元件取代Re既可設(shè)置合適的Q點，又可使第二級放大倍數(shù)不至于下降太大？二極管導(dǎo)通電壓UD＝？動態(tài)電阻rd＝？對直流量，它相當(dāng)一個電壓源對交流量，它等效一個小電阻

改進(jìn)電路—(c)穩(wěn)壓管動態(tài)電阻很小，可以使第二級的放大倍數(shù)損失小。DZRc1Rb1+VCC+T1+Rc2RT2(c)要使UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1（即：使第一級發(fā)射結(jié)正偏）UCQ2>UBQ2（

UCQ1）

（即：使第二級發(fā)射結(jié)正偏）以致于后級集電極電位逐級抬高，接近電源電壓，Q點不合適。改進(jìn)電路—(d)

NPN管和PNP管混合使用，可獲得合適的工作點。為經(jīng)常采用的方式。Rc1Rb1+VCC+T1+Re2Rc2T2-(d)UCQ1

（UBQ2）

＞UBQ1UCQ2＜

UCQ1

3.1.2阻容耦合C1RC1Rb1+VCCC2RL++T1++Rc2Rb2C3T2+第一級第二級優(yōu)點：靜態(tài)工作點相互獨立缺點：不適合傳輸緩慢變化的信號，更不適合傳輸直流信號，低頻特性差；不便于集成化。應(yīng)用：信號頻率很高，輸出功率很大等特殊情況3.1.3變壓器耦合

可能是實際的負(fù)載，也可能是下級放大電路。缺點：體積大，價格高，不便于集成化；低頻特性差。利用變壓器初次級線圈之間具有“隔離直流，耦合交流”的作用，使各級放大電路的靜態(tài)工作點相互獨立，從而使交流信號順利的傳送到下一級，故稱變壓器耦合方式。優(yōu)點：靜態(tài)工作點相互獨立，阻抗變換.3.1.4光電耦合光電耦合是以光信號為媒介來實現(xiàn)電信號的耦合和傳遞的，因其抗干擾能力強(qiáng)而得到越來越廣泛的應(yīng)用。發(fā)光元件電氣隔離光電耦合器光敏元件靜態(tài)IDQ→ICQ→UCEQ動態(tài)△iD→△iC→△uCE一、電壓放大倍數(shù)總電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積，即二、輸入電阻和輸出電阻通常，多級放大電路的輸入電阻就是輸入級的輸入電阻；輸出電阻就是輸出級的輸出電阻。3.2多級放大電路的動態(tài)分析n級放大電路(交流通路)：Rsus+–+–ui1A1+–uo1+–ui2A2+–uo2+–uinAn+–uoRL

第一級為Q點穩(wěn)定電路已知圖所示放大電路中,R1=15k,R2=R3=5k,R4=2.3k,R5=100k,R6=RL=5k,VCC=12V,晶體管的均為50,rbe1=1.2k,rbe2=1k,UBE1=UBE2=0.7V。試計算放大電路的Q點和動態(tài)參數(shù)。[例題]+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RL解：

（1）求解Q點+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RL第二級為共集放大電路T1R1R2+ui–R3T2R6RL+uo–R5（2）求解動態(tài)參數(shù)+VCCC1+ui–+T1C2+R3R4C3+R2R1T2C3+R6R5+uo–RLrbe1ib1ib1R1R2+ui–R3ib2rbe2ib2R5R6RL+uo–becib2rbe2

rbe1ib1ib1R1R2+ui–R3ib2R5R6RL+uo–Ri(Ri1)Ro1Ri2Ro(Ro2)ib2rbe2

rbe1ib1ib1R1R2+ui–R3ib2R5R6RL+uo–Ri(Ri1)Ro1Ri2Ro(Ro2)一、零點漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因直接耦合放大電路中，即使輸入電壓為零，但輸出電壓也會離開零點，并緩慢地發(fā)生不規(guī)則變化。原因：溫度變化引起，也稱溫漂。電源電壓波動、元件老化等也會產(chǎn)生輸出電壓的漂移。圖3.3.1零點漂移現(xiàn)象uOtOuItO放大電路級數(shù)愈多，放大倍數(shù)愈高，零點漂移問題愈嚴(yán)重。3.3.1直接耦合放大電路的零點漂移現(xiàn)象3.3直接耦合放大電路二、抑制溫度漂移的方法：(1)引入直流負(fù)反饋以穩(wěn)定Q

點；(2)利用熱敏元件補(bǔ)償放大器的零漂；(3)采用差分放大電路。+ui-T+uo-B當(dāng)ui1與ui2大小相等方向相反時(稱為差模信號)輸出電壓3.3.2.差分放大電路電路特點：T1、T2

所在的兩邊電路參數(shù)完全對稱一、電路的組成和抑制溫漂的原理圖3.3.2(c)差分放大電路的組成差分放大電路是由工作點穩(wěn)定電路演變來的

當(dāng)ui1與ui2大小相等方向相同時(稱為共模信號)

輸出電壓△uO=△uC1–△uC2=0,電路對共模信號有很強(qiáng)的抑制作用。合并Re+__+從而實現(xiàn)電壓放大。Re使電壓放大能力變差。22在差模信號作用下，流過Re的電流變化量為0，即Re對差模信號無反饋作用，相當(dāng)于短路，因此，提高了對差模信號放大能力。

為了簡化電路，便于Q點的調(diào)節(jié)，也為了使電源和信號源能夠“共地”，產(chǎn)生了典型的差分電路（也叫差動電路：輸入有差別，輸出才變動）圖3.3.2(d)圖3.3.2(e)大小相等；極性相同。③兩種輸入信號:差模、共模

①

兩個輸入端：ui1、ui2

雙端輸入—從兩輸入端同時加

單端輸入—僅從一個輸入端對地加

②兩個輸出端:

雙端輸出——從C1

和C2輸出

單端輸出——從C1或C2

對地輸出大小相等；極性相反。共模差模+uo

–T1

Rc1

Rb1

ui1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui2

+–幾個基本概念二、長尾式差分放大電路C1

C2

1、靜態(tài)分析通常，Rb較小，且IBQ很小，故+uo

–T1

RcRbui1

+–+VCC

T2

RcRbRe-VEE

ui2

+–二、長尾式差分放大電路共模信號：1)電路對稱

+uoc–T1

Rc1

Rb1

+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui1

+–uic

ui2

2、對共模信號的抑制作用uoc=uC1-uC2=(UCQ1+?uC1)-(UCQ2+?uC2)=0共模放大倍數(shù)

參數(shù)理想對稱時

溫度漂移2)Re的共模負(fù)反饋作用對于每一邊電路，發(fā)射極等效電阻為2Re如

T(℃)↑→電阻Re抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。+uo–T1

Rc1

Rb1

+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

ui1

+–uic

ui2

IC1↑

IC2

↑→

IC1

↓

IC2

↓→VE↑→IB1

↓IB2

↓Re越大越好，但受VEE限制IEIE2IE差模輸入時差分放大電路能夠放大差模信號差模放大倍數(shù)共模抑制比綜合考察電路對差模信號的放大能力和對共模信號的抑制能力。第三章多級放大電路3、對差模信號的放大作用+uod–T1

Rc1

Rb1

uI1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

uI2

+–則?iB1=-?iB2?iC1=-?iC2集電極電位?uC1=-?uC2=(UCQ1+?uC1)-(UCQ2+?uC2)=2?uC1uod三、差分放大電路的四種接法差分放大電路有兩個輸入端和兩個輸出端，對外有四種接法：雙端輸入——雙端輸出雙端輸入——單端輸出單端輸入——雙端輸出單端輸入——單端輸出所謂“單端”指一端接地。+uo

–T1

Rc1

Rb1

uI1

+–+VCC

T2

Rc2

Rb2

Re-VEE

uI2

+–為了防止干擾和滿足負(fù)載的需要。1、雙端輸入-雙端輸出電路+uod–T1

Rc

Rb

+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui1

+–uid

ui2

uid/2uid/2+–+–RL

+uod–RL

T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–分析時注意二個“虛地”①E點電位在差模信號作用下不變，相當(dāng)于接“地”。②負(fù)載電阻的中點電位在差模信號作用下不變，相當(dāng)于接“地”。EiE-iE0+uod–RL

T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uod–RL

T1

Rc

Rb

T2

RcRb

+–uid/2–uid/2+–交流通路T1

Rc

Rb

T2

Rb

+–uid/2–uid/2+–Rc

+uod/2––uod/2++uod–T1

Rc

Rb

T2

Rb

+–uid/2–uid/2+–Rc

+uod/2––uod/2++uod–rbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuiduodrbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuiduod是單管共射放大電路的兩倍2、雙端輸入-單端輸出電路RL+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–UCQ1UCQ2R'c

+V'CC

T1

Rb

+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

aba靜態(tài)工作點不對稱+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uod–T1

Rc

Rb

T2

RcRb

+–uid/2–uid/2+–rbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuidRLRL對差模信號的放大作用uodrbeibβibRbRcrbeibβibRbRcuidRLuod從T2的集電極輸出時：雙端輸出：+uo1–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–rbeibβib2ReRbuicRcuo1rbeibβib2ReRbRcRLRLT1

Rc

Rb

T2

RcRb

+uo1–+–uic2Re

2Re對共模信號的抑制作用交流通路rbeibβib2ReRbuicRcuo1rbeibβib2ReRbRcRL從T2的集電極輸出時：Re愈大，

共模放大倍數(shù)愈小，共模抑制比越高，電路的性能愈好。+uo

–T1

Rc

Rb

ui

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

+uo

–T1

Rc

Rb

+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

+–ui/2+–ui/2ui/2+––+ui/2在差模信號輸入的同時，伴隨著共模信號的輸入。3、單端輸入-雙端輸出電路區(qū)別：

單端輸入等同于雙端輸入。+uo–T1

Rc

Rb

ui

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

RL靜態(tài)分析和動態(tài)分析過程及結(jié)果等同于雙入—單出電路4、單端輸入-單端輸出電路

雙端輸出時：

單端輸出時：

(2)共模電壓放大倍數(shù)

與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：

雙端輸出時：

單端輸出時：(1)差模電壓放大倍數(shù)與單端輸入還是雙端輸入無關(guān)，只與輸出方式有關(guān)：差動放大電路動態(tài)參數(shù)計算總結(jié)

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。

(4)輸出電阻單端輸出時

(3)差模輸入電阻(5)共模抑制比

雙端輸出時KCMR可認(rèn)為等于無窮大雙端輸出時

單端輸出時共模抑制比：四、改進(jìn)型差分放大電路(1)用電流源代替電阻Re在差分放大電路中，雙端輸出單端輸出Re愈大共模放大倍數(shù)愈小；共模抑制比越高。若Re過大①影響靜態(tài)工作點；②不便于集成。用電流源替代電阻Re。+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

R3-VEE

ui2

T3

R2R1四、改進(jìn)型差分放大電路+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–近似為恒流+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

-VEE

ui2

+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

R3-VEE

ui2

T3

R2R1IC3IE1IE2IC3等效電阻為無窮大iu?u問題：使當(dāng)ui=0時,uo=0元件參數(shù)不可能絕對對稱，使得ui=0時，uo0

增加調(diào)零電位器。+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+VCC

T2

Rc

Rb

RW-VEE

ui2

I

RW不能太大，一般為幾百歐姆。(2)電路調(diào)零措施解決：注意：+uo

–T1

Rc

Rb

ui1

+–+VCC

T2

Rc

Rb

Re-VEE

ui2

+–+uo

–T1

Rc

R